k8s部署 CNI 网络组件与k8s集群搭建（二）

●同一个 Node 内 Pod 之间的通信
每个 Pod 都有一个真实的全局 IP 地址，同一个 Node 内的不同 Pod 之间可以直接采用对方 Pod 的 IP 地址进行通信，Pod1 与 Pod2 都是通过 Veth 连接到同一个 docker0/cni0 网桥，网段相同，所以它们之间可以直接通信。

●不同 Node 上 Pod 之间的通信
Pod 地址与 docker0 在同一网段，docker0 网段与宿主机网卡是两个不同的网段，且不同 Node 之间的通信只能通过宿主机的物理网卡进行。
要想实现不同 Node 上 Pod 之间的通信，就必须想办法通过主机的物理网卡 IP 地址进行寻址和通信。因此要满足两个条件：Pod 的 IP 不能冲突；将 Pod 的 IP 和所在的 Node 的 IP 关联起来，通过这个关联让不同 Node 上 Pod 之间直接通过内网 IP 地址通信。

Overlay Network：
叠加网络，在二层或者三层基础网络上叠加的一种虚拟网络技术模式，该网络中的主机通过虚拟链路隧道连接起来。
通过Overlay技术（可以理解成隧道技术），在原始报文外再包一层四层协议（UDP协议），通过主机网络进行路由转发。这种方式性能有一定损耗，主要体现在对原始报文的修改。目前Overlay主要采用VXLAN。

VXLAN：
将源数据包封装到UDP中，并使用基础网络的IP/MAC作为外层报文头进行封装，然后在以太网上传输，到达目的地后由隧道端点解封装并将数据发送给目标地址。

Flannel:
Flannel 的功能是让集群中的不同节点主机创建的 Docker 容器都具有全集群唯一的虚拟 IP 地址。
Flannel 是 Overlay 网络的一种，也是将 TCP 源数据包封装在另一种网络包里面进行路由转发和通信，目前支持 UDP、VXLAN、Host-gw 3种数据转发方式。

Flannel UDP 模式的工作原理

数据从主机 A 上 Pod 的源容器中发出后，经由所在主机的 docker0/cni0 网络接口转发到 flannel0 接口，flanneld 服务监听在 flannel0 虚拟网卡的另外一端。
Flannel 通过 Etcd 服务维护了一张节点间的路由表。源主机 A 的 flanneld 服务将原本的数据内容封装到 UDP 报文中，根据自己的路由表通过物理网卡投递给目的节点主机 B 的 flanneld 服务，数据到达以后被解包，然后直接进入目的节点的 flannel0 接口，之后被转发到目的主机的 docker0/cni0 网桥，最后就像本机容器通信一样由 docker0/cni0 转发到目标容器。

ETCD 之 Flannel 提供说明

存储管理Flannel可分配的IP地址段资源
监控 ETCD 中每个 Pod 的实际地址，并在内存中建立维护 Pod 节点路由表

由于 UDP 模式是在用户态做转发，会多一次报文隧道封装，因此性能上会比在内核态做转发的 VXLAN 模式差。

#VXLAN 模式：
VXLAN 模式使用比较简单，flannel 会在各节点生成一个 flannel.1 的 VXLAN 网卡（VTEP设备，负责 VXLAN 封装和解封装）。
VXLAN 模式下作是由内核进行的。flannel 不转发数据，仅动态设置 ARP 表和 MAC 表项。
UDP 模式的 flannel0 网卡是三层转发，使用 flannel0 时在物理网络之上构建三层网络，属于 ip in udp ；VXLAN封包与解包的工模式是二层实现，overlay 是数据帧，属于 mac in udp 。

Flannel VXLAN 模式跨主机的工作原理

1、数据帧从主机 A 上 Pod 的源容器中发出后，经由所在主机的 docker0/cni0 网络接口转发到 flannel.1 接口
2、flannel.1 收到数据帧后添加 VXLAN 头部，封装在 UDP 报文中
3、主机 A 通过物理网卡发送封包到主机 B 的物理网卡中
4、主机 B 的物理网卡再通过 VXLAN 默认端口 4789 转发到 flannel.1 接口进行解封装
5、解封装以后，内核将数据帧发送到 cni0，最后由 cni0 发送到桥接到此接口的容器 B 中。

在 node01 节点上操作

上传 cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz 和 flannel.tar 到 /opt 目录中

cd /opt/
docker load -i flannel.tar

mkdir /opt/cni/bin
tar zxvf cni-plugins-linux-amd64-v0.8.6.tgz -C /opt/cni/bin

在 master01 节点上操作

上传 kube-flannel.yml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络

cd /opt/k8s
kubectl apply -f kube-flannel.yml?

kubectl get pods -n kube-system

NAME ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?READY ? STATUS ? ?RESTARTS ? AGE
kube-flannel-ds-hjtc7 ? 1/1 ? ? Running ? 0 ? ? ? ? ?7s

kubectl get nodes

NAME ? ? ? ? ? ?STATUS ? ROLES ? ?AGE ? VERSION
192.168.233.60 ? Ready ? ?<none> ? 81m ? v1.20.11

部署 Calico

k8s 组网方案对比

●flannel方案
需要在每个节点上把发向容器的数据包进行封装后，再用隧道将封装后的数据包发送到运行着目标Pod的node节点上。目标node节点再负责去掉封装，将去除封装的数据包发送到目标Pod上。数据通信性能则大受影响。

●calico方案
Calico不使用隧道或NAT来实现转发，而是把Host当作Internet中的路由器，使用BGP同步路由，并使用iptables来做安全访问策略，完成跨Host转发。
采用直接路由的方式，这种方式性能损耗最低，不需要修改报文数据，但是如果网络比较复杂场景下，路由表会很复杂，对运维同事提出了较高的要求。

Calico 主要由三个部分组成

Calico CNI插件：主要负责与kubernetes对接，供kubelet调用使用。
Felix：负责维护宿主机上的路由规则、FIB转发信息库等。
BIRD：负责分发路由规则，类似路由器。
Confd：配置管理组件。

Calico 工作原理

Calico 是通过路由表来维护每个 pod 的通信。Calico 的 CNI 插件会为每个容器设置一个 veth pair 设备，然后把另一端接入到宿主机网络空间，由于没有网桥，CNI 插件还需要在宿主机上为每个容器的 veth pair 设备配置一条路由规则，用于接收传入的 IP 包。
有了这样的 veth pair 设备以后，容器发出的 IP 包就会通过 veth pair 设备到达宿主机，然后宿主机根据路由规则的下一跳地址，发送给正确的网关，然后到达目标宿主机，再到达目标容器。
这些路由规则都是 Felix 维护配置的，而路由信息则是 Calico BIRD 组件基于 BGP 分发而来。
calico 实际上是将集群里所有的节点都当做边界路由器来处理，他们一起组成了一个全互联的网络，彼此之间通过 BGP 交换路由，这些节点我们叫做 BGP Peer。

目前比较常用的CNI网络组件是flannel和calico，flannel的功能比较简单，不具备复杂的网络策略配置能力，calico是比较出色的网络管理插件，但具备复杂网络配置能力的同时，往往意味着本身的配置比较复杂，所以相对而言，比较小而简单的集群使用flannel，考虑到日后扩容，未来网络可能需要加入更多设备，配置更多网络策略，则使用calico更好。

在 master01 节点上操作

上传 calico.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CNI 网络

cd /opt/k8s
vim calico.yaml
#修改里面定义 Pod 的网络（CALICO_IPV4POOL_CIDR），需与前面 kube-controller-manager 配置文件指定的 cluster-cidr 网段一样
? ? - name: CALICO_IPV4POOL_CIDR
? ? ? value: "10.244.0.0/16" ? ? ? ?#Calico 默认使用的网段为 192.168.0.0/16
??
kubectl apply -f calico.yaml


kubectl get pods -n kube-system
NAME ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? READY ? STATUS ? ?RESTARTS ? AGE
calico-kube-controllers-659bd7879c-4h8vk ? 1/1 ? ? Running ? 0 ? ? ? ? ?58s
calico-node-nsm6b ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1/1 ? ? Running ? 0 ? ? ? ? ?58s
calico-node-tdt8v ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1/1 ? ? Running ? 0 ? ? ? ? ?58s

#等 Calico Pod 都 Running，节点也会准备就绪
kubectl get nodes

node02 节点部署

在 node01 节点上操作

cd /opt/
scp kubelet.sh proxy.sh root@192.168.233.70:/opt/
scp -r /opt/cni root@192.168.233.70:/opt/

在 node02 节点上操作

启动kubelet服务

cd /opt/
chmod +x kubelet.sh
./kubelet.sh 192.168.233.70

//在 master01 节点上操作
kubectl get csr
NAME ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? AGE ?SIGNERNAME ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?REQUESTOR ? ? ? ? ? CONDITION
node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0 ? 10s ?kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet ? kubelet-bootstrap ? Pending
node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE ? 85m ?kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet ? kubelet-bootstrap ? Approved,Issued

#通过 CSR 请求
kubectl certificate approve node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0

kubectl get csr
NAME ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? AGE ?SIGNERNAME ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?REQUESTOR ? ? ? ? ? CONDITION
node-csr-BbqEh6LvhD4R6YdDUeEPthkb6T_CJDcpVsmdvnh81y0 ? 23s ?kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet ? kubelet-bootstrap ? Approved,Issued
node-csr-duiobEzQ0R93HsULoS9NT9JaQylMmid_nBF3Ei3NtFE ? 85m ?kubernetes.io/kube-apiserver-client-kubelet ? kubelet-bootstrap ? Approved,Issued

#加载 ipvs 模块
for i in $(ls /usr/lib/modules/$(uname -r)/kernel/net/netfilter/ipvs|grep -o "^[^.]*");do echo $i; /sbin/modinfo -F filename $i >/dev/null 2>&1 && /sbin/modprobe $i;done

#使用proxy.sh脚本启动proxy服务
cd /opt/
chmod +x proxy.sh
./proxy.sh 192.168.233.70

#查看群集中的节点状态
kubectl get nodes

部署 CoreDNS

CoreDNS：可以为集群中的 service 资源创建一个域名与 IP 的对应关系解析

在所有 node 节点上操作

#上传 coredns.tar 到 /opt 目录中
cd /opt
docker load -i coredns.tar

在 master01 节点上操作

上传 coredns.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中，部署 CoreDNS?

cd /opt/k8s
kubectl apply -f coredns.yaml

kubectl get pods -n kube-system?
NAME ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?READY ? STATUS ? ?RESTARTS ? AGE
coredns-5ffbfd976d-j6shb ? ? ?1/1 ? ? Running ? 0 ? ? ? ? ?32s

#DNS 解析测试
kubectl run -it --rm dns-test --image=busybox:1.28.4 sh

If you don't see a command prompt, try pressing enter.
/ # nslookup kubernetes
Server: ? ?10.0.0.2
Address 1: 10.0.0.2 kube-dns.kube-system.svc.cluster.local

Name: ? ? ?kubernetes
Address 1: 10.0.0.1 kubernetes.default.svc.cluster.local

注：
如果出现以下报错
[root@master01 k8s]# kubectl run -it ?--image=busybox:1.28.4 sh
If you don't see a command prompt, try pressing enter.
Error attaching, falling back to logs: unable to upgrade connection: Forbidden (user=system:anonymous, verb=create, resource=nodes, subresource=proxy)
Error from server (Forbidden): Forbidden (user=system:anonymous, verb=get, resource=nodes, subresource=proxy) ( pods/log sh)

需要添加 rbac的权限 ?直接使用kubectl绑定 ?clusteradmin 管理员集群角色 ?授权操作权限

kubectl create clusterrolebinding cluster-system-anonymous --clusterrole=cluster-admin --user=system:anonymous
clusterrolebinding.rbac.authorization.k8s.io/cluster-system-anonymous created

master02 节点部署?

//从 master01 节点上拷贝证书文件、各master组件的配置文件和服务管理文件到 master02 节点

scp -r /opt/etcd/ root@192.168.233.30:/opt/
scp -r /opt/kubernetes/ root@192.168.233.30:/opt
scp -r /root/.kube root@192.168.233.30:/root
scp /usr/lib/systemd/system/{kube-apiserver,kube-controller-manager,kube-scheduler}.service root@192.168.233.30:/usr/lib/systemd/system/

//修改配置文件kube-apiserver中的IP

vim /opt/kubernetes/cfg/kube-apiserver
KUBE_APISERVER_OPTS="--logtostderr=true \
--v=4 \
--etcd-servers=https://192.168.233.100:2379,https://192.168.233.60:2379,https://192.168.233.70:2379 \
--bind-address=192.168.233.30 \?? ??? ??? ??? ?#修改
--secure-port=6443 \
--advertise-address=192.168.233.30 \?? ??? ??? ?#修改
......

//在 master02 节点上启动各服务并设置开机自启

systemctl start kube-apiserver.service
systemctl enable kube-apiserver.service
systemctl start kube-controller-manager.service
systemctl enable kube-controller-manager.service
systemctl start kube-scheduler.service
systemctl enable kube-scheduler.service

//查看node节点状态

ln -s /opt/kubernetes/bin/* /usr/local/bin/
kubectl get nodes
kubectl get nodes -o wide?? ??? ??? ?#-o=wide：输出额外信息；对于Pod，将输出Pod所在的Node名

//此时在master02节点查到的node节点状态仅是从etcd查询到的信息，而此时node节点实际上并未与master02节点建立通信连接，因此需要使用一个VIP把node节点与master节点都关联起来

负载均衡部署

//配置load balancer集群双机热备负载均衡（nginx实现负载均衡，keepalived实现双机热备）

在lb01、lb02节点上操作

//配置nginx的官方在线yum源，配置本地nginx的yum源

cat > /etc/yum.repos.d/nginx.repo << 'EOF'
[nginx]
name=nginx repo
baseurl=http://nginx.org/packages/centos/7/$basearch/
gpgcheck=0
EOF

yum install nginx -y

//修改nginx配置文件，配置四层反向代理负载均衡，指定k8s群集2台master的节点ip和6443端口

vim /etc/nginx/nginx.conf
events {
? ? worker_connections ?1024;
}

#添加
stream {
? ? log_format ?main ?'$remote_addr $upstream_addr - [$time_local] $status $upstream_bytes_sent';
? ??
?? ?access_log ?/var/log/nginx/k8s-access.log ?main;

? ? upstream k8s-apiserver {
? ? ? ? server 192.168.233.100:6443;
? ? ? ? server 192.168.233.30:6443;
? ? }
? ? server {
? ? ? ? listen 6443;
? ? ? ? proxy_pass k8s-apiserver;
? ? }
}

http {
......

//检查配置文件语法

nginx -t ?

?//启动nginx服务，查看已监听6443端口

systemctl start nginx
systemctl enable nginx
netstat -natp | grep nginx?

//部署keepalived服务

yum install keepalived -y

//修改keepalived配置文件

vim /etc/keepalived/keepalived.conf
! Configuration File for keepalived

global_defs {
? ?# 接收邮件地址
? ?notification_email {
? ? ?acassen@firewall.loc
? ? ?failover@firewall.loc
? ? ?sysadmin@firewall.loc
? ?}
? ?# 邮件发送地址
? ?notification_email_from Alexandre.Cassen@firewall.loc
? ?smtp_server 127.0.0.1
? ?smtp_connect_timeout 30
? ?router_id NGINX_MASTER?? ?#lb01节点的为 NGINX_MASTER，lb02节点的为 NGINX_BACKUP
}

#添加一个周期性执行的脚本
vrrp_script check_nginx {
? ? script "/etc/nginx/check_nginx.sh"?? ?#指定检查nginx存活的脚本路径
}

vrrp_instance VI_1 {
? ? state MASTER?? ??? ??? ?#lb01节点的为 MASTER，lb02节点的为 BACKUP
? ? interface ens33?? ??? ??? ?#指定网卡名称 ens33
? ? virtual_router_id 51?? ?#指定vrid，两个节点要一致
? ? priority 100?? ??? ??? ?#lb01节点的为 100，lb02节点的为 90
? ? advert_int 1
? ? authentication {
? ? ? ? auth_type PASS
? ? ? ? auth_pass 1111
? ? }
? ? virtual_ipaddress {
? ? ? ? 192.168.10.100/24?? ?#指定 VIP
? ? }
? ? track_script {
? ? ? ? check_nginx?? ??? ??? ?#指定vrrp_script配置的脚本
? ? }
}

//创建nginx状态检查脚本?

vim /etc/nginx/check_nginx.sh
#!/bin/bash
#egrep -cv "grep|$$" 用于过滤掉包含grep 或者 $$ 表示的当前Shell进程ID，即脚本运行的当前进程ID号
count=$(ps -ef | grep nginx | egrep -cv "grep|$$")

if [ "$count" -eq 0 ];then
? ? systemctl stop keepalived
fi


chmod +x /etc/nginx/check_nginx.sh

//启动keepalived服务（一定要先启动了nginx服务，再启动keepalived服务）

systemctl start keepalived
systemctl enable keepalived
ip a?? ??? ??? ??? ?#查看VIP是否生成

//修改node节点上的bootstrap.kubeconfig,kubelet.kubeconfig配置文件为VIP

cd /opt/kubernetes/cfg/
vim bootstrap.kubeconfig?
server: https://192.168.10.100:6443
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
vim kubelet.kubeconfig
server: https://192.168.10.100:6443
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
vim kube-proxy.kubeconfig
server: https://192.168.10.100:6443

//重启kubelet和kube-proxy服务

systemctl restart kubelet.service?
systemctl restart kube-proxy.service

//在 lb01 上查看 nginx 和 node 、 master 节点的连接状态

netstat -natp | grep nginx

在 master01 节点上操作

//测试创建pod

kubectl run nginx --image=nginx

//查看Pod的状态信息

kubectl get pods
NAME ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?READY ? STATUS ? ? ? ? ? ? ?RESTARTS ? AGE
nginx-dbddb74b8-nf9sk ? 0/1 ? ? ContainerCreating ? 0 ? ? ? ? ?33s ? #正在创建中

kubectl get pods
NAME ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?READY ? STATUS ? ?RESTARTS ? AGE
nginx-dbddb74b8-nf9sk ? 1/1 ? ? Running ? 0 ? ? ? ? ?80s ??? ??? ??? ?#创建完成，运行中

kubectl get pods -o wide
READY为1/1，表示这个Pod中有1个容器

//在对应网段的node节点上操作，可以直接使用浏览器或者curl命令访问

curl 172.17.36.2

//这时在master01节点上查看nginx日志

kubectl logs nginx-dbddb74b8-nf9sk

部署 Dashboard

Dashboard 介绍

仪表板是基于Web的Kubernetes用户界面。您可以使用仪表板将容器化应用程序部署到Kubernetes集群，对容器化应用程序进行故障排除，并管理集群本身及其伴随资源。您可以使用仪表板来概述群集上运行的应用程序，以及创建或修改单个Kubernetes资源（例如deployment，job，daemonset等）。例如，您可以使用部署向导扩展部署，启动滚动更新，重新启动Pod或部署新应用程序。仪表板还提供有关群集中Kubernetes资源状态以及可能发生的任何错误的信息。

在 master01 节点上操作

上传 recommended.yaml 文件到 /opt/k8s 目录中

cd /opt/k8s
vim recommended.yaml
#默认Dashboard只能集群内部访问，修改Service为NodePort类型，暴露到外部：
kind: Service
apiVersion: v1
metadata:
? labels:
? ? k8s-app: kubernetes-dashboard
? name: kubernetes-dashboard
? namespace: kubernetes-dashboard
spec:
? ports:
? ? - port: 443
? ? ? targetPort: 8443
? ? ? nodePort: 30001 ? ? #添加
? type: NodePort ? ? ? ? ?#添加
? selector:
? ? k8s-app: kubernetes-dashboard

kubectl apply -f recommended.yaml

创建service account并绑定默认cluster-admin管理员集群角色

kubectl create serviceaccount dashboard-admin -n kube-system
kubectl create clusterrolebinding dashboard-admin --clusterrole=cluster-admin --serviceaccount=kube-system:dashboard-admin
kubectl describe secrets -n kube-system $(kubectl -n kube-system get secret | awk '/dashboard-admin/{print $1}')

使用输出的token登录Dashboard
https://NodeIP:30001

文章来源:https://blog.csdn.net/whtqwq/article/details/134139833
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